竹质包装材料成型设备阻隔时间控制系统设计

竹质包装材料成型设备阻隔时间控制系统设计

郝挺

610126199012067012

摘要：目的 目前材料成型设备未曾指定设备阻隔时间控制过程，导致系统运行时，受系统启动电压和负载变化影响较大，产生时滞现象，为此提出竹质包装材料成型设备阻隔时间控制系统设计。方法 硬件设计方面，考虑系统运行环境和控制性能，设计系统硬件架构和通讯管理主机硬件结构，完成系统硬件设计。软件设计方面，建立系统设备阻隔时间控制模型，确定控制过程，进而控制设备阻隔时间。结果 实验结果表明，设计的控制系统输出电压的收敛时间为 0.08 s，控制时滞为 7.5 s，控制时滞波动较小。结论 设计的系统可以快速响应系统控制指令，受到电阻和电压变化影响较小，具有较快的收敛速度，较高的控制效率和精确率。

关键词：竹质包装；材料成型；设备控制；阻隔时间

竹子以其成本低、密度低、强度高、可生物降解、生长周期短等独特优势被广泛应用于建筑、家具、包装等领域。同时，竹子独特的天然抗菌能力使人们选择将传统的塑料包装产品转化为竹子制品，并将其作为“低碳”和“环保”的包装材料，竹质包装材料成型设备应运而生。在竹材包装材料成型设备的研究中，也存在着设备阻隔时间不固定、竹包装制作的合格率低等问题，为此，应进行设备阻挡时间控制系统的研究。

在时间控制系统的研究方面，国内外已经取得了一些研究成果。最早的时间间隔控制系统的研究以满足网络应用需求为主的，而目前，对分时控制系统的研究主要集中在控制角度、被控网络本身和被控网络的运行性能等方面，以设计系统结构，满足被控网络所要求的控制性能，从而提高时间系统的综合性能，现阶段的时间控制系统可分为 2 类：最大允许传输间隔和有效采样间隔。最大允许传输间隔控制系统利用最大允许传输间隔对采样周期进行设计,并获得系统的最大允许时滞，具有良好的应用性能。上述研究的时间控制系统未曾涉及指定设备阻隔时间控制问题，由于其控制原理一致，因此此次研究设备阻隔时间控制系统，将在网络时间阻隔控制系统的基础上，设计竹质包装材料成型设备阻隔时间控制系统，这也是文中设计的优势。

一、竹质包装材料成型设备阻隔时间控制系统硬件设计

（一）设计时间控制系统硬件架构

在竹质包装材料成型设备过程中，考虑到系统运行环境较为复杂，目前竹质包装材料成型设备阻隔时间控制精准度受限，由此，优化时间控制系统硬件架构，此次设计设备阻隔时间控制系统硬件，从竹质包装材料成型设备、系统功能、人机交互功能等方面着手，设计系统与材料成型设备之间的控制阀和无线控制器，调整竹质包装材料成型设备，运行时所需要的阻隔时间，通过控制阀，控制竹质包装材料成型设备。在系统中，安装数字量输入/输出模块，连接系统安全设备和显示器，让系统操作人员，可以时时根据设备运行状况，调整设备运行时的阻隔时间。

（二）通讯管理主机硬件结构设计

系统硬件架构中，通讯管理主机即为此次设计的设备阻隔时间控制系统，主要控制设备的运行阻隔时间，执行设备管理人员、输入的材料成型设备控制指令，因此，在此次设计的系统硬件架构的基础上，设计通讯管理主机硬件结构，调整系统的控制性能。

在设计通信管理主机的硬件结构时，考虑到它是系统运行的主要硬件，需要具有高速计算、时间计算、设备运行信息检测等功能。为此采用具有 200 MHz运行频率的 AT91SAM9260 处理器。该处理器具有 8 KB 的 RAM 缓存区和 ARM92EJ-S 内核，可以存放用户自定义的芯片启动程序[9—10]。此外，该款处理器还具有一个自适应的以太网控制器、SD 卡接口 1个、异步串口 5 个、USB 接口 2 个、12C 总线和 SPI接口。

二、竹质包装材料成型设备阻隔时间控制系统软件设计

设计一个直观且用户友好的界面，用于操作和监控阻隔时间控制系统。界面应该清晰地显示设备状态、设置参数和实时数据等信息。开发适当的控制算法，以确保阻隔时间得以控制和调节。这可能需要考虑到竹质包装材料的特性，如温度、湿度等因素，并在运行中进行实时的反馈和控制。设计一个参数设置界面，允许用户根据具体需求设置阻隔时间范围、目标时间和其他相关参数。这些参数可以通过合适的存储机制来保存和管理，以便在需要时进行调用和修改。系统应具备实时监控功能，可以实时显示当前阻隔时间并与设定值进行比较，及时发出警报或触发相应的措施，如报警灯、声音提示等，以确保阻隔时间控制的准确性和稳定性。对阻隔时间控制系统生成的数据进行记录和分析，以便后续的数据统计与分析。这有助于了解设备性能、优化操作方法，并进行故障排除和维护。如果需要，可以考虑将阻隔时间控制系统与网络连接，实现远程控制和监控功能。这样，用户可以通过远程接入的方式进行设备操作和数据监控，提高工作效率和便捷性。

阻隔时间控制是指在竹质包装材料成型设备中，通过控制一定的工艺参数，如温度、湿度、压力等，来控制竹质材料的硬化时间，从而实现成型过程中的阻隔效果。以下是阻隔时间控制的基本原理和方案：参数调节控制，根据实际需求，通过调节工艺参数，如加热温度、保持时间等，来控制竹质材料的硬化时间。可以根据不同的产品要求，设定不同的参数范围和目标阻隔时间。反馈控制，引入传感器和反馈机制，实时监测竹质材料的温度、湿度等关键参数，根据反馈信号进行控制调节。例如，当达到设定的温度或湿度阈值时，自动进行下一步操作，以控制阻隔时间。模型预测控制，建立成型过程的动态模型，通过对竹质材料的物理特性和反应过程进行建模，预测阻隔时间，并根据预测结果进行控制策略的优化和调整。这种方法需要对材料的特性进行深入研究和建模，以提高控制精度和效果。智能算法控制，利用机器学习、人工智能等技术，对阻隔时间进行自动学习和控制。通过对大量历史数据的分析和学习，系统能够根据当前状态和环境进行智能决策和控制，以实现更准确和稳定的阻隔时间控制。以上是阻隔时间控制的基本原理和方案，可以根据具体设备和应用的需求选择合适的控制方法和算法。在实际设计中，需要考虑到竹质材料的特性、成型工艺的复杂性以及设备的实际可行性，并结合系统的实时性、精度和稳定性等要求进行综合考虑和优化设计。

三、结语

此次设计竹质包装材料成型设备阻隔时间控制系统，在当前时间控制系统软硬件研究的基础上优化阻隔时间控制系统软硬件，建立了系统设备闭锁时间的控制模型，缓解控制系统在控制设备的过程中存在的时滞现象，提高了整体控制效率和精确率。

参考文献

[1]王璐, 王岩. 基于时间触发的分布式飞行控制系统架构研究[J]. 飞机设计, 2020, 40(3): 6—8.

[2]齐保良, 孙悦, 汪晴晴, 等. 交通灯运行时间自适应算法及其控制系统[J]. 计算机系统应用, 2020, 29(6): 104—111.

[3]刘珑龙, 崔静, 马明姣. 离散变结构控制系统的二阶趋近律方法[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 2020, 50(7): 153—158.